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O caldo clarificado proveniente do decantador com
aproximadamente 14 °Brix alimenta o múltiplo-
efeito que através do processo de evaporação
vamos obter uma solução concentrada,
denominada “xarope” com 65 ºBrix, o que requer
uma remoção de aproximadamente 75% de água.
EVAPORAÇÃO
Evaporadores – Os evaporadores de caldo são do
tipo tubular, calandra, película descendente,
placas, e empregam vapor saturado, com
temperatura igual ou inferior a 125 C, como meio
de aquecimento.
(^) Evaporação (E) - Consiste na eliminação do excesso de água, por vaporização, usando o vapor d’água, como fluído de aquecimento, a fim de obter um concentrado, a uma concentração desejada. Vaporização (V) - É o fenômeno pelo qual um fluído passa do estado líquido para o estado de vapor. (^) Condensação (W) - É o fenômeno pelo qual, o fluído passa do estado de vapor para o estado líquido. Concentração (C) - É o percentual, em peso, de sólidos solúveis, contidos em uma determinada solução. (^) Concentração inicial (Ci) - É a solução inicial antes de sofrer o processo de evaporação. (^) Concentração final (Cf) - É o concentrado final, depois de sofrer o processo de evaporação. (^) Vapor saturado – É o vapor que se encontra no limite entre a temperatura do condensado ou evaporação. Este tipo de vapor mantem temperatura constante durante a condensação a pressão constante, é o controle da pressão que controla indiretamente a temperatura dos processos, por este motivo é muito utilizado como energia no processo.
Definições:
(^) O aumento da pressão provoca uma elevação no ponto de ebulição da água, por exemplo. Deste modo,torna-se necessário acrescentar mais calor para que está água possa ferver (aumentar o calor sensível). Por outro lado, será necessário menos calor latente para transformar a água fervendo em vapor. (^) Com a diminuição da pressão (vácuo), ocorre o inverso. Diminui o ponto de ebulição da água, necessitando de menos calor sensível para levá-la a ebulição e aumentando a necessidade de calor latente para transformá-la em vapor. (^) Com o aumento da pressão ocorre um pequeno aumento do calor total, mas um aumento grande no calor sensível e diminui o calor latente, com isso notamos que, quanto mais baixa for a pressão de vapor, maior será o calor latente. (^) Sangria - É a retirada do excesso de vapor de uma caixa de evaporação, em relação a seguinte, utilizando-o em outros fins da fábrica. O uso adequado ou racional do vapor da sangria, melhorará o balanço térmico. Pressão de Vapor
(^) Calandra - É a parte principal de uma caixa evaporadora, funcionando como fonte geradora de vapor. Composta de dois espelhos, um tubo central, cilíndrico, construído em chapa de 9 a 12,7 mm e um costado construído em chapas em aço carbono. A área de aquecimento é em função da superfície lateral dos n tubos que forma o feixe tubular, medida interna. A superfície interna de aquecimento é dada por: S = Di.L.n. Onde: S = superfície de aquecimento e N = número de tubos que compõe o feixe tubular. Di = diâmetro interno dos tubos em metros L = comprimento dos tubos em metros. Nota 01: Na calandra o vapor circula pela área externa do feixe tubular e a solução a evaporar, circula pela área interna dos tubos; enquanto que nas calandras dotadas de tubos horizontais, o vapor circula pela área interna dos tubos e a solução pela área externa dos tubos. Nota 02: Os tubos de aço inox, tem custo aquisitivo mais elevado do que os de aço carbono. Porém a vida útil é bem maior do que os de aço carbono, na ordem de quatro ou cinco vezes e acrescentando o custo da mão de obra para sua substituição e que o seu coeficiente de transmissão de calor é maior que o de aço carbono é recomendável à opção para instalação dos de aço inox.
Definições:
(^) Segundo princípio - A sangria do evaporado, de qualquer unidade de um múltiplo efeito é para ser usada em outros fins da fábrica, quando o excesso desse vapor é utilizado racionalmente, conduz uma economia de vapor. (^) Terceiro princípio - Em toda caixa no qual se condensa vapor, é necessário extrair continuamente os gases incondensáveis, que ficam na calandra e via de regra, ficam próximo à superfície superior da calandra. São gases frios que reduz a taxa de transferência de calor. (^) O seu emprego estriba-se na economia de vapor e mínima destruição de sacarose por inversão e caramelização. A economia de vapor segundo o número de feitos será de: 50 % em duplo efeito, 66% em tríplice efeito e 75 % em quádruplo efeito, naturalmente comparando com um mono-efeito. (^) Vantagens do Vácuo: 1- Aumentar a diferença total de temperatura entre vapor e o caldo numa medida igual a queda à queda do ponto de ebulição do caldo entre a pressão do primeiro e do último corpo. 2 - Permite continuar a evaporação com temperaturas menos prejudiciais, sob o ponto de vista da inversão e da coloração do caldo, à medida que o caldo se torna mais concentrado e mais viscoso. EVAPORAÇÃO
Evaporação total e parcial. Queda total e parcial – Evaporação total se calcula conhecendo o
Brix do caldo que entra no primeiro corpo e o Brix do xarope que flui do último corpo, dado
pela fórmula:
100 (Brix do xarope - Brix do caldo) = % de evaporação
Brix do xarope
A evaporação parcial se obtém, aplicando a fórmula supra, ao caldo na entrada e saída de
uma mesma caixa.
Para queda de temperatura total se entende a diferença que há entre a temperatura do vapor
que entra na primeira caixa e a temperatura do vapor que vai ao condensador.
Por quedas parciais se entende, a diferença de temperatura do vapor na calandra e a
evaporação que produz a mesma caixa. A esta última se chama queda aparente de
temperatura.
EVAPORAÇÃO
Separador de Arraste: Durante a evaporação, a ebulição lança ao ambiente finas gotículas de caldo, algumas das quais são pequenas bolhas de vapor encerradas em uma película de caldo, como bolhas de sabão. Portanto, estas gotículas são muito leves e a corrente de vapor as leva facilmente. Para evitar estes arrastes, é indispensável a instalação de um separador de arraste eficiente na saída de vapor do último corpo da evaporação ou dos cozedores. Estes arrastes em algumas ocasiões podem representar uma perda significativa para o processo, em que o custo de instalação do equipamento é recuperado na mesma safra. EVAPORAÇÃO
As perdas de sacarose por arraste, não apenas têm importâncias desde o ponto de vista da recuperação, como também, evitando acidificar as águas que alimentam as caldeiras de vapor, evitando por outro lado, corroer o condensador e tubulações. Todas as águas de condensação devem estar acima de pH=7 sem necessidade de se juntar nenhum neutralizante. Perdas por inversão - Têm lugar por vários motivos: 1º) - Caldos ácidos 2º) - Calandras descobertas. Quando o caldo está trabalhando com pH = 7 ou, às vezes, até alcalino diminui esta perda e, no segundo caso, podemos evitar usando niveladores automáticos de caldo ou exigindo maior vigilância do operador. EVAPORAÇÃO
Cálculo da Taxa de Evaporação Podemos escrever: A quantidade de água a ser evaporada é obtida pela seguinte expressão: E = J* (1- (Bc / Bx) Onde: E= volume de água a ser evaporado m3; J= volume do caldo clarificado a ser evaporado m3; Bc= Brix do caldo clarificado; Bx= Brix do xarope; Exemplo: E? J= 400m Bc= 20B Bx=32B E= 400(1-20/32) E=150m3 de água evaporada. EVAPORAÇÃO
Cálculo da Te de evaporação é obtido pela seguinte expressão: TE= E1000/A Onde: TE= Taxa de Evaporação E= volume de água evaporado A= Área do evaporador (^) Então, suponhamos que temos um pré evaporador de 4.500m2 de área, entrando com 300m3/h de caldo com Brix de 20 Brix e saindo com 32 Brix. Qual será sua taxa de evaporação. (^) TE= 1501000/ TE=33,3% EVAPORAÇÃO
Flotação
Nas usinas a qualidade do açúcar está diretamente ligada a eficiência na
clarificação do xarope. A falta de um tratamento eficaz no xarope traduz-se
em um açúcar de menor qualidade, com a presença de cor maior, impurezas
e pontos pretos.
Princípios da Flotação: A flotação é um processo de separação sólido-líquido
e líquido-líquido onde os materiais em suspensão são aderidos a bolha de ar
(ou outro gás), tornando-os mais leves em que o meio em que se encontram.
Os flocos formados tendem a flutuar na superfície do meio, de onde são
removidos na forma de borra ou espuma.
A flotação do xarope envolve as etapas principais de condicionamento, ajuste
de temperatura, aeração, macrofloculação e separação de fases.
Flotação
Flotação
1ª Etapa - Condicionamento: consiste no preparo destas partículas
presentes no meio para a flotação, através de um ou mais processos físico-
químicos que tornam estas partículas hidrofóbicas (aversão a água), forçando
a sua precipitação na forma de pequenos flocos (microflocos) de separação
mais fácil.
Para que a reação de precipitação seja bem conduzida é fundamental projetar
se adequadamente o ponto de adição de polímero, considerando a diluição e
o tempo de reação, bem como a homogeneização necessária.
Após o acondicionamento, pode ser necessário uma etapa de aquecimento
para acelerar as reações de condicionamento e reduzir a viscosidade do
meio.
Flotação
